W jakim stopniu celowe jest wykorzystanie alternatywnych źródeł energii cieplnej do organizacji ogrzewania? Obecnie szeroko stosowane są dwa rodzaje zaopatrzenia w ciepło - geotermalny i heliosystem. Ten ostatni jest najbardziej popularny. Jak zrobić w domu ogrzewanie słoneczne własnymi rękami: kolektory, baterie i schematy instalacji?
Wykorzystanie energii słonecznej do ogrzewania
Jedną z podstawowych zasad budowy dowolnego systemu grzewczego jest celowość. Te. wszystkie inwestycje powinny zwrócić się w określonym czasie. Pod tym względem ogrzewanie domu energią słoneczną jest najbardziej wydajną i korzystną finansowo inwestycją.
Energia słoneczna jest zasadniczo darmowym źródłem ciepła. Może być używany na kilka sposobów - do wyposażenia systemu grzewczego lub do wykonania autonomicznego systemu zaopatrzenia w ciepłą wodę. Jeśli dokładnie przestudiujesz recenzje dotyczące ogrzewania z paneli słonecznych, możesz zidentyfikować interesującą zależność. Im bardziej profesjonalnie wykonane jest ogrzewanie (kolektory fabryczne, dogrzewanie, sterowanie elektroniczne), tym wyższa efektywność dostarczania ciepła.
W jaki sposób może odbywać się przemiana energii słonecznej w energię cieplną?
- Słoneczna bateria grzewcza - jako jeden ze sposobów pozyskiwania energii elektrycznej. Promieniowanie działa na matrycę fotokomórek rezystorowych, w wyniku czego w obwodzie wytwarzane jest napięcie. W przyszłości prąd ten można wykorzystać do podłączenia elektrycznych urządzeń grzewczych;
- Nowoczesne ogrzewanie prywatnego domu kolektory słoneczne... W tym przypadku następuje bezpośredni transfer energii cieplnej z promieniowania słonecznego do chłodziwa. Ten ostatni znajduje się w systemie rurociągów umieszczonych w specjalnej szczelnej obudowie.
Ogrzewanie energią słoneczną jest najbardziej efektywne w ten drugi sposób. W ten sposób można uniknąć dodatkowej konwersji energii. Słońce bezpośrednio wpłynie na płyn chłodzący, zwiększając jego temperaturę. Jednak ogrzewanie energią słoneczną własnymi rękami za pomocą baterii elektrycznych jest bardziej wszechstronne, ponieważ energię elektryczną można wykorzystać do zasilania innych urządzeń elektrycznych w domu. Wybór zależy od budżetu i wymaganej wydajności systemu.
Podczas montażu panelu słonecznego należy przestrzegać pewnego kąta nachylenia. W zależności od pory roku powinna wynosić 30° (lato) i 70° (zima).
Znaczenie organizacji układu słonecznego
Przed samodzielnym zakupem lub wykonaniem konwertera należy sprawdzić, czy ogrzewanie prywatnego domu za pomocą paneli słonecznych będzie wystarczająco wydajne. W tym celu konieczne jest przeprowadzenie szczegółowej analizy wszystkich czynników wpływających na wydajność przyszłego systemu.
Na początek określa się wskaźnik nasłonecznienia. Jest to ilość energii słonecznej spadającej na powierzchnię ziemi w określonym regionie. Od tego będzie zależeć stopień nagrzania chłodziwa lub ilość generowanego prądu.Promienniki słoneczne do ogrzewania domu powinny idealnie działać niezależnie od pory roku. Jednak w rzeczywistości nie zawsze tak jest.
Również pasywny system ogrzewania słonecznego może zmienić swoją wydajność ze względu na kąt nachylenia panelu. Zależy to również od pory roku. Aby określić teoretycznie możliwą energię, możesz skorzystać z danych z tabeli.
Już na podstawie tych danych można obliczyć kolektor słoneczny do ogrzewania, biorąc pod uwagę jego charakterystykę techniczną i eksploatacyjną. Ale poza tym należy wziąć pod uwagę takie czynniki:
- Lokalizacja domu... Spadku promieni słonecznych nie powinny utrudniać obiekty naturalne lub stworzone przez człowieka - góry, wysokie domy, wysokie lasy itp .;
- Miejsce do instalacji... Połączone ogrzewanie słoneczne będzie wymagało dużej przestrzeni - od 2 do 10 m². Najczęściej używa się do tego dachu domu. Ponadto musi być przystosowany do montażu kolektorów lub paneli słonecznych;
- Wymagana moc grzewcza... Często jako pomocnicze stosuje się solarne systemy grzewcze do prywatnego domu.
Dopiero po tej analizie możesz zacząć wybierać konkretny schemat alternatywnego ogrzewania w domu. Straty ciepła w domu są wstępnie obliczane, określany jest optymalny termiczny tryb ogrzewania. Jeżeli kolektor słoneczny w instalacji grzewczej jest pomocniczy, do jego mocy znamionowej doliczany jest ten sam wskaźnik głównego układu zasilania cieplnego.
Przy obliczaniu należy wziąć pod uwagę wagę sprzętu. Powierzchnia dachu musi być w stanie wytrzymać to obciążenie.
Panele słoneczne do ogrzewania
Często dochodzi do zamieszania – kolektory słoneczne nazywane są też bateriami. Ale w praktyce jest to pierwszy rodzaj sprzętu, który jest najczęściej używany do organizowania ogrzewania domu energią słoneczną.
Zasada działania ogrzewania prywatnego domu panelami słonecznymi polega na zamianie energii cieplnej na energię elektryczną. W tym celu w projekcie panelu przewidziano następujące elementy:
- Fotokomórki... Kiedy pada na nie światło słoneczne, powstaje tak zwany fotoprąd;
- Ochronna przezroczysta obudowa... Zapobiega uszkodzeniom fotokomórek;
- Przetwornice prądu elektrycznego - falowniki, transformatory, akumulatory itp.
Te. w rzeczywistości słoneczna bateria grzewcza jest świetną ładowarką. Przede wszystkim służy do pozyskiwania taniej energii elektrycznej. Jego użycie jako jednego z elementów grzejnych jest niepraktyczne. Aby dostarczyć ciepło do domu o powierzchni 60 m² przy normalnym współczynniku izolacji, potrzeba 6 kW energii cieplnej na godzinę. Standardowa solarna bateria grzewcza o wymiarach 284*254 mm ma moc właściwą 5 W/h. Te. aby zapewnić dostawę ciepła, wymagana jest powierzchnia pokrycia baterii 82 m².
Jak widać z obliczeń, jest to więcej niż niepraktyczne. Dlatego wolą zrobić kolektor słoneczny do ogrzewania własnymi rękami lub kupić ustawienia fabryczne.
Zamiast ogrzewania prywatnego domu panelami słonecznymi, można je wykorzystać jako źródło taniej energii elektrycznej do zasilania urządzeń gospodarstwa domowego o małej mocy.
Wybór kolektora słonecznego
Dla efektywnego ogrzewania słonecznego zalecana jest instalacja kolektorów. Są systemem rurociągów, przez które przepływa chłodziwo. W celu ochrony i lepszego skupienia energii słonecznej konstrukcja jest chroniona przez przezroczysty szklany panel.
Aby zwiększyć wydajną pracę urządzenia, możliwe jest zastosowanie w nim różnego rodzaju chłodziw, które nie zmienią swoich właściwości pod wpływem ujemnych temperatur. Jest to ważne dla regionów o mroźnych zimach.Ponadto należy dokładnie przeanalizować oferty na rynku i wybrać optymalny projekt.
Obecnie producenci oferują kilka sposobów na zorganizowanie ogrzewania prywatnego domu za pomocą kolektorów słonecznych:
- Kolektory próżniowe... Najlepsza opcja do zorganizowania pasywnego systemu ogrzewania słonecznego. Charakteryzują się prawie całkowitym brakiem strat ciepła;
- Kolektory płaskie... Ekonomiczna opcja ogrzewania słonecznego. Stanowią system rur zabezpieczonych przezroczystym materiałem. Najczęściej są wykorzystywane do zaopatrzenia w ciepłą wodę latem. Zastosowanie do kombinowanego ogrzewania słonecznego wymaga uwzględnienia harmonogramu temperatur w zimie i starannego doboru nośnika ciepła.
Wybór w dużej mierze zależy od wstępnych obliczeń - wymaganej mocy i częstotliwości pracy źródła ciepła. Jako opcję ekonomiczną można rozważyć możliwość samodzielnej produkcji kolektorów płaskich do ogrzewania energią słoneczną własnymi rękami.
Przy wyborze schematu okablowania należy wziąć pod uwagę obszar konstrukcji. Będzie miała pewien wskaźnik wiatru.
Kolektory próżniowe do ogrzewania
Jednym z problemów stosowania promienników słonecznych do ogrzewania domu są duże straty ciepła. Wynikają one ze specyfiki działania - panel musi znajdować się poza ogrzewanym pomieszczeniem, aby pochłaniał energię słoneczną. Aby rozwiązać ten problem, opracowano próżniowy kolektor słoneczny do systemu grzewczego.
Konstrukcja kolektorów próżniowych składa się z zewnętrznej obudowy i wewnętrznego systemu rur szklanych. Dla lepszej izolacji rurociągi są oddzielone od środowiska zewnętrznego przekładką próżniową z rozrzedzonym powietrzem. W rzeczywistości cała instalacja to duży przezroczysty termos.
Specyfika próżniowego kolektora słonecznego w instalacji grzewczej jest następująca:
- Zastosowanie specjalnego płynu o niskim progu wrzenia jako nośnika ciepła. W tym przypadku zachodzi bardziej efektywny transfer energii cieplnej przez wymiennik ciepła do głównego czynnika grzewczego - wody;
- Nałożenie na wewnętrzną powierzchnię specjalnej powłoki zwiększającej zdolność absorpcji termicznej energii słonecznej;
- Niezależność pracy od temperatury powietrza zewnętrznego.
Do normalnego funkcjonowania systemu konieczne będzie zapewnienie niezawodnej izolacji termicznej wymiennika ciepła. Należy również zaizolować rurociąg w miejscach, w których przechodzi przez nieogrzewane pomieszczenia - strych, ciasto dachowe. Do obliczenia kolektora słonecznego do ogrzewania można wykorzystać standardowe schematy. Należy jednak pamiętać, że jego działanie będzie nieskuteczne, gdy temperatura chłodziwa w obwodzie spadnie do + 22 ° C.
Zimą konieczne jest oczyszczenie powierzchni kolektora z pokrywy śnieżnej. Dlatego musisz wcześniej pomyśleć o sposobie przeprowadzenia tego wydarzenia.
Płaskie kolektory słoneczne do ogrzewania
Aby stworzyć system ogrzewania słonecznego dla prywatnego domu przy minimalnych kosztach, najczęściej instalowane są kolektory płaskie. Różnią się od próżniowych uproszczoną konstrukcją. Zwiększa to jednak wymagania dotyczące ich działania.
Kolektor płaski posiada również wewnętrzny system orurowania. Jest jednak wykonany z rur miedzianych lub plastikowych. Do ochrony stosuje się poliwęglan lub szkło hartowane. Wewnętrzna powierzchnia jest izolowana izolacją - wełną mineralną lub pianką. Pod wpływem światła słonecznego rury nagrzewają się, w wyniku czego wzrasta temperatura chłodziwa.
Dla płaskiego kolektora słonecznego w systemie grzewczym obowiązują poważne ograniczenia:
- Jako chłodziwo można stosować tylko płyn niezamarzający.W przeciwnym razie woda zamarznie, a rurociąg się zawali;
- Aby zapewnić lepszą cyrkulację podczas wymiany ciepła, należy zainstalować pompę;
- W temperaturach poniżej -10°C wydajność systemu drastycznie spada.
Ze względu na ten ostatni czynnik nie zaleca się organizowania zaopatrzenia domu w ciepło energią słoneczną za pomocą kolektorów płaskich w regionach o niskich temperaturach zimą. Dlatego najczęściej wykonują płaski kolektor słoneczny do ogrzewania własnymi rękami do zaopatrzenia w ciepłą wodę latem, wiosną lub jesienią.
Eksperci zalecają dostarczanie ciepła za pomocą energii słonecznej w oparciu o płaskie kolektory tylko w południowych regionach kraju o stosunkowo ciepłych zimach.
DIY kolektor słoneczny DIY
Należy od razu zauważyć, że kolektor do samodzielnego montażu nie zapewni ogrzewania energią słoneczną. Aby to zrobić, powinieneś skorzystać z omówionego powyżej schematu wytwarzania struktury próżniowej. Ale w domu jest to prawie niemożliwe z powodu braku niezbędnego sprzętu i materiałów eksploatacyjnych. Dlatego rozważymy jeden z najprostszych sposobów na wykonanie słonecznej baterii grzewczej do zaopatrzenia w ciepłą wodę.
Do produkcji potrzebne będą następujące materiały eksploatacyjne:
- Płyta z poliwęglanu komórkowego... Do dostarczania ciepłej wody do domku letniskowego lub małego domu za pomocą kolektora słonecznego do ogrzewania własnymi rękami wystarczy arkusz o wymiarach 2 * 1 m;
- Rury PCV, kształtki i węże elastyczne... Z ich pomocą zostanie wykonany i dostarczony konsumentowi system obiegu podgrzewanej wody;
- Profil ramowy do płyt kartonowo-gipsowych i płyt piankowych... Są wymagane do stworzenia obudowy ochronnej w pasywnym systemie ogrzewania słonecznego.
Plaster miodu powinien być umieszczony poziomo dla lepszego podgrzewania wody. Następnie wykonuje się cięcia wzdłużne w rurach PVC. Przepłynie przez nie podgrzana woda z płyty poliwęglanowej. W powstałych cięciach instalowany jest arkusz. Nie powinien wchodzić do rury do końca.
Za pomocą pistoletu termicznego szwy są izolowane. Bez tego narzędzia istnieje duże prawdopodobieństwo nieszczelności ogrzewania i zaopatrzenia w ciepłą wodę domu za pomocą kolektora słonecznego. Przed montażem w ościeżnicy konieczne jest wykonanie prób szczelności konstrukcji. Aby to zrobić, napełnij go wodą i wizualnie sprawdź, czy nie ma wycieków.
Do produkcji ramy wymagane są ocynkowane profile do płyt kartonowo-gipsowych. Będą pełnić funkcje ochronne podobne do korpusu grzejnika słonecznego do ogrzewania domku letniskowego. Pod płytą poliwęglanową montowana jest warstwa izolacji, następnie umieszczany jest samodzielnie wykonany kolektor słoneczny. Dla wydajniejszego ogrzewania zaleca się pomalowanie blachy na czarno.
Przy obliczaniu kolektora słonecznego do dostarczania ciepła bierze się pod uwagę położenie słońca w określonym momencie dnia. Największą wydajność osiąga się, gdy kąt padania promieni jest ściśle prostopadły do powierzchni konstrukcji.
Najlepszą opcją jest wykorzystanie systemów ogrzewania słonecznego do prywatnego domu jako pomocniczych. Aby uzyskać najlepszą wydajność, zaleca się zainstalowanie akumulatora ciepła. Woda w nim będzie podgrzewana z kolektora w ciągu dnia, a w ciemności skumulowana energia cieplna zostanie przekazana do głównego chłodziwa w systemie.
Film pokazuje przykład wykonania kolektora słonecznego z rur polimerowych:
